WO2022153869A1 - バッテリセンシングユニット及びバッテリ用バスバーモジュール - Google Patents

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WO2022153869A1
WO2022153869A1 PCT/JP2021/048763 JP2021048763W WO2022153869A1 WO 2022153869 A1 WO2022153869 A1 WO 2022153869A1 JP 2021048763 W JP2021048763 W JP 2021048763W WO 2022153869 A1 WO2022153869 A1 WO 2022153869A1
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WO
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battery
magnetic sensor
sensing unit
battery sensing
bus bar
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/048763
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English (en)
French (fr)
Inventor
幸貴 内田
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a battery sensing unit and a bus bar module for a battery.
  • Patent Document 1 discloses a sensing substrate for detecting the voltage and temperature of a battery cell.
  • the battery sensing unit incorporates a current detector that detects the battery current.
  • a current detector that detects the battery current.
  • As a system for detecting current there is a system using a shunt resistor.
  • the shunt resistance and the battery are electrically connected. Therefore, in order to cope with a large current, there are problems such as an increase in the size of the shunt resistance, loss during energization of the shunt resistance, and heat generation. Occurs.
  • the purpose is to provide a technique that can easily incorporate a current detection unit into the battery sensing unit.
  • the battery sensing unit of the present disclosure includes a circuit board, a voltage detection unit capable of detecting the voltage value of the battery, and a current detection unit capable of detecting the current value of the battery, and the current detection unit is the circuit. It is a battery sensing unit including a magnetic sensor mounted on a board and a conductive pattern provided on the circuit board and transmitting an output value of the magnetic sensor.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery sensing unit according to the first embodiment and a battery bus bar module including the battery sensing unit.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the battery sensing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the bus bar module for a battery according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a functional configuration diagram of the battery sensing unit.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the battery sensing unit according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a functional configuration diagram of the differential detection unit.
  • the magnetic sensor is used for a battery pack including a plurality of battery cells connected in series by a plurality of bus bars. It may be arranged to face one of a plurality of bus bars. This makes it possible to easily detect the current value in the battery pack.
  • the battery sensing unit according to any one of (1) to (4) may further include a shield covering the magnetic sensor. As a result, the influence of disturbance on the detection result of the magnetic sensor can be suppressed by the shield.
  • a first magnetic sensor and a second magnetic sensor for differential detection may be provided as the magnetic sensor.
  • a first magnetic sensor and a second magnetic sensor for differential detection may be provided as the magnetic sensor.
  • the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are mounted on one flexible printed board, and the one flexible printed board is the first magnetic sensor and the second magnetic sensor.
  • the first magnetic sensor and the second magnetic sensor may be arranged so as to bend between the magnetic sensors so that the first magnetic sensor and the second magnetic sensor overlap each other. As a result, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor can be easily arranged in an overlapping state.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery sensing unit 30 according to the first embodiment and a battery bus bar module 10 including the battery sensing unit 30.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the battery sensing unit 30 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the battery bus bar module 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a functional configuration diagram of the battery sensing unit 30.
  • the battery is used as a power source for driving a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the battery includes battery pack 1.
  • the battery pack 1 includes a plurality of (12 in the example shown in FIG. 1) battery cells 2.
  • a plurality of battery cells 2 are arranged in a row in one battery pack 1.
  • the direction in which the plurality of battery cells 2 are lined up is the X direction, and the two directions orthogonal to the X direction are the Y direction and the Z direction. In the Z direction, one may be referred to as the top and the other as the bottom.
  • a plurality of battery cells 2 may be arranged in a plurality of rows.
  • Each battery cell 2 includes a cell body 3 and an electrode terminal 4. Inside the cell body 3, a power storage element is housed inside. Each battery cell 2 is provided with two electrode terminals 4, a positive electrode and a negative electrode, as electrode terminals 4. In the example shown in FIG. 1, in one battery cell 2, the two electrode terminals 4 project from the cell body 3 in the Z direction and are provided apart from each other in the Y direction. The plurality of battery cells 2 are arranged so that the directions of the positive electrode and the negative electrode are opposite to each other in the two adjacent battery cells 2. In one battery pack 1, a plurality of battery cells 2 are connected in series.
  • a battery module including a plurality of battery packs 1 is used as a vehicle battery.
  • a battery bus bar module 10 is attached to each of the plurality of battery packs 1.
  • the battery bus bar module 10 includes a plurality of bus bars 12, a case 20, and a battery sensing unit 30.
  • the plurality of bus bars 12 connect a plurality of battery cells 2 in series.
  • the battery sensing unit 30 monitors the state of the battery pack 1.
  • the case 20 accommodates a plurality of bus bars 12 and a battery sensing unit 30.
  • the plurality of bus bars 12 and the battery sensing unit 30 are held in a predetermined positional relationship by being housed in the case 20.
  • the battery bus bar module 10 is attached to the battery pack 1 from the Z direction.
  • One of the two cell connection portions 13 in the bus bar 12B is connected to the electrode terminal 4 of the battery cell 2 of one of the adjacent battery cells 2.
  • the other cell connection portion 13 of the two cell connection portions 13 of the bus bar 12B is connected to the electrode terminal 4 of the other battery cell 2 of the adjacent battery cells 2.
  • the bus bars 12A and 12B may be referred to as the bus bar 12 when it is not necessary to distinguish them.
  • At least one of the plurality of bus bars 12 is provided with a temperature sensor holding unit 16.
  • the temperature sensor holding portion 16 is provided so as to project from a part of the outer edge of the cell connecting portion 13.
  • the temperature sensor holding portion 16 projects in the Y direction from a part of the outer edge of the cell connecting portion 13.
  • the temperature sensor holding portions 16 are provided on the three bus bars 12B.
  • the three bus bars 12B are separately arranged along the X direction at both end positions and an intermediate position near the center. In each bus bar 12B, the voltage detection line connecting portion 15 protrudes from one cell connecting portion 13 of the two cell connecting portions 13, and the temperature sensor holding portion 16 projects from the other cell connecting portion 13.
  • the case 20 includes a case body 22 and a cover 26.
  • the case body 22 is formed in a rectangular shape having the same size as the battery pack 1 in a plan view.
  • the case body 22 includes a bus bar accommodating portion 23 and a substrate accommodating portion 25. In this example, both ends along the Y direction are the bus bar accommodating portion 23, and the space between the two bus bar accommodating portions 23 is the substrate accommodating portion 25.
  • the bus bar accommodating portion 23 is formed in a frame shape capable of accommodating a plurality of bus bars 12 individually.
  • the substrate accommodating portion 25 is formed in a frame shape capable of accommodating a circuit board.
  • a partition is provided between the plurality of bus bars 12 and between the circuit board and each bus bar 12. More specifically, the case body 22 includes an outer frame portion 22a and an inner frame portion. The outer frame portion 22a partitions the outer edge of the case body 22 in a plan view.
  • the inner frame portion is provided in the outer frame portion 22a.
  • the inner frame portion has a vertical frame portion 22b and a horizontal frame portion 22c.
  • the vertical frame portion 22b extends in the X direction at a position in the middle portion in the Y direction.
  • Two vertical frame portions 22b are provided.
  • the horizontal frame portion 22c extends in the Y direction and connects the outer frame portion 22a and the vertical frame portion 22b.
  • the horizontal frame portion 22c is provided between the adjacent bus bars 12.
  • An individual accommodation space for each bus bar 12 is partitioned by an outer frame portion 22a, a vertical frame portion 22b, and a horizontal frame portion 22c.
  • the accommodation space of the circuit board is partitioned by the outer frame portion 22a and the two vertical frame portions 22b.
  • the bus bar accommodating portion 23 supports the lower surface of the bus bar 12 so that the portion of the cell connecting portion 13 in which the through hole is formed can be exposed.
  • the lower surface of the outer edge of the cell connecting portion 13 of the bus bar 12 is supported by the support piece 23a of the bus bar accommodating portion 23.
  • the bus bar accommodating portion 23 may have a bus bar holding piece that holds the bus bar 12 with the support piece 23a sandwiched between the bus bar accommodating portion 23.
  • the bus bar holding piece can be provided on the outer frame portion 22a, the vertical frame portion 22b, and the like.
  • the cell connecting portion 13 and the temperature sensor holding portion 16 project to the substrate accommodating portion 25.
  • the vertical frame portion 22b is provided with an opening through which the cell connecting portion 13 and the temperature sensor holding portion 16 pass.
  • At least one bus bar accommodating portion 23 is provided with a shield mounting portion 24.
  • the shield mounting portion 24 is provided in a portion where the bus bar 12 in which the magnetic sensor 40 is arranged is housed.
  • the shield mounting portion 24 is provided so as to close a part of the opening for exposing the lower surface of the bus bar 12.
  • the shield mounting portion 24 projects from the support piece 23a.
  • the shield mounting portion 24 is formed to be thinner than the support piece, and is provided apart from the bus bar 12 in the Z direction.
  • the substrate accommodating portion 25 has a substrate supporting portion that supports the lower surface of the substrate.
  • the substrate support portion is provided in a portion surrounded by the outer frame portion 22a and the vertical frame portion 22b.
  • the substrate accommodating portion 25 may have a substrate holding piece that sandwiches and holds the circuit board between the substrate accommodating portion 25 and the substrate supporting portion.
  • the substrate holding piece can be provided on the vertical frame portion 22b or the like.
  • the cover 26 includes a cover body and a peripheral wall portion.
  • the cover body covers the bus bar 12 and the circuit board housed in the case body 22.
  • the peripheral wall portion protrudes from the outer edge of the cover body.
  • the peripheral wall portion surrounds the outer frame portion 22a of the case body 22.
  • the case body 22 and the cover 26 are detachably attached by engaging the locking convex portion formed on one side with the locking concave portion formed on the other side.
  • the case body 22 is formed with a locking convex portion
  • the cover 26 is formed with a locking concave portion.
  • the outer conductor connecting portion 14 projects outward from the case 20. Further, the connector 44, which will be described later, is exposed so as to be connectable to the mating connector.
  • the case 20 is formed with an opening for projecting the outer conductor connecting portion 14 and an opening for exposing the connector 44. These openings are formed in the outer frame portion 22a and the peripheral wall portion.
  • the FPC 32 includes an insulating layer 33 and a conductive pattern 34.
  • the insulating layer 33 is formed in the form of a film by, for example, a resin having an insulating property such as polyimide.
  • the insulating layer 33 includes a base layer.
  • the conductive pattern 34 is formed by printing a conductor such as copper on the base layer.
  • the insulating layer 33 may include a cover layer. The cover layer may be provided, for example, so as to cover the portion of the conductive pattern 34 excluding the connecting portion.
  • a magnetic sensor 40, a temperature sensor 43, and a connector 44 are mounted on the FPC 32.
  • the current detection pattern 36 forms a part of the current detection unit.
  • the current detection pattern 36 is provided with a number corresponding to the number of magnetic sensors 40.
  • one magnetic sensor 40 is provided, and a plurality of current detection patterns 36 are connected to one magnetic sensor 40.
  • a part of the plurality of current detection patterns 36 is used as a power supply line, and the other part is used as a signal line.
  • the power line supplies the power required for the magnetic sensor 40.
  • the signal line transmits the output value of the magnetic sensor 40.
  • the temperature detection pattern 37 forms a part of the temperature detection unit.
  • the temperature detection pattern 37 is provided with a number corresponding to the number of temperature sensors 43.
  • three temperature sensors 43 are provided, and a plurality of temperature detection patterns 37 are connected to one temperature sensor 43.
  • Each temperature sensor 43 is held by a temperature sensor holding portion 16 formed on a part of the bus bars 12.
  • the signal pattern 39 sends a signal between the battery sensing unit 30 and the external control unit S (in this case, the ECU).
  • the signal pattern 39 connects between the connector 44 and the connector 57.
  • the monitoring IC 53 and the external control unit S send a signal via the signal pattern 39.
  • the magnetic sensor 40 forms a part of the current detection unit.
  • the magnetic sensor 40 is a so-called coreless type magnetic sensor 40 that does not have a core surrounding the bus bar 12.
  • the magnetic sensor 40 includes a magnetic detection element 41 (see FIG. 8).
  • the magnetic detection element 41 may be a Hall element, a magnetoresistive (MR) element, or the like.
  • the magnetic sensor 40 may include an amplifier 42 (see FIG. 8) or the like that amplifies the output signal.
  • the magnetic sensor 40 is configured as an integrated circuit (IC) chip by packaging a circuit including a magnetic detection element 41, an amplifier 42, and the like.
  • the circuit including the magnetic detection element 41, the amplifier 42, and the like may be mounted on the circuit board.
  • the magnetic sensor 40 may include a signal processing circuit that calculates the value of the current flowing through the bus bar 12 based on the output signal from the magnetic detection element 41.
  • the magnetic sensor 40 is covered with a shield 60.
  • the shield 60 is, for example, a metal plate.
  • a first shield 60 and a second shield 60 are provided so as to cover above and below the magnetic sensor 40.
  • the first shield 60 is arranged above the bus bar 12 and the magnetic sensor 40.
  • the first shield 60 is attached to the cover body.
  • the second shield 60 is arranged below the bus bar 12 and the magnetic sensor 40.
  • the second shield 60 is attached to the shield attachment portion 24.
  • the shield 60 is supported on the shield mounting portion 24.
  • the first shield 60 and the second shield 60 may be provided apart from the bus bar 12 and the magnetic sensor 40 so as not to come into contact with the bus bar 12 and the magnetic sensor 40. It is preferable that the first shield 60 and the second shield 60 are adhered to the mounting partner with an adhesive or the like.
  • the temperature sensor 43 forms a part of the temperature detection unit.
  • a thermistor is used as the temperature sensor 43.
  • the two lead wires of the thermistor are connected to the two temperature detection patterns 37, respectively.
  • both voltages applied to each of the two temperature detection patterns 37 become signals corresponding to the temperature of the temperature sensor 43 (signals capable of specifying the temperature of the temperature sensor 43).
  • the temperature at the position of the temperature sensor 43 can be specified by the potential difference between the two temperature detection patterns 37.
  • a temperature sensor 43 other than the thermistor such as a semiconductor sensor, may be used as the temperature sensor 43.
  • the connector 44 is a member for electrically connecting the battery sensing unit 30 and the external control unit S (in this case, the ECU).
  • the connector 44 includes a connector housing and a connector terminal. One end of the connector terminal is connected to the conductive pattern 34, and the other end of the connector terminal is housed in the connector housing in a state where it can be connected to the terminal on the other side.
  • the connector 44 is connected to a connector provided at the end of the wire harness.
  • the battery sensing unit 30 is electrically connected to the external control unit S via the connector 44, the wire harness, and the like.
  • the external control unit S is, for example, an electronic control unit (ECU).
  • the ECU may send a signal to the battery sensing unit 30 to execute detection processing such as voltage, current, and temperature.
  • the ECU may control other devices by using the voltage value, the current value, the temperature, etc. obtained based on the signal from the battery sensing unit 30.
  • some of the battery sensing units 30 may be connected to each other via the connector 44.
  • the FPC32 of this example is formed in a rectangular shape larger than the PCB50 in a plan view, and an opening for exposing the PCB50 is formed inside.
  • the FPC 32 includes a first portion 45a, a second portion 45b, a first extension portion 45c, a second extension portion 45d, and a third extension portion 45e.
  • the first portion 45a and the second portion 45b are arranged outside the PCB 50 on both end sides along the X direction.
  • the first extending portion 45c and the second extending portion 45d are portions extending in the X direction so as to connect the first portion 45a and the second portion 45b on both end sides along the Y direction.
  • the connector 44 is mounted on the first portion 45a. Further, connection portions with the PCB 50 are provided in the first portion 45a and the second portion 45b. Further, the magnetic sensor 40 is mounted on the third extension portion 45e. The third extension 45e and the magnetic sensor 40 overlap above one bus bar 12A.
  • the plurality of voltage detection patterns 35 and temperature detection patterns 37 extend to the battery cell 2 to be detected via the first portion 45a, the second portion 45b, the first extension portion 45c, and the second extension portion 45d.
  • the signal of the battery cell 2 on one side of the intermediate portion along the X direction among the plurality of battery cells 2 is input to the PCB 50 from the first portion 45a.
  • the signal of the battery cell 2 on the other side of the intermediate portion along the X direction of the plurality of battery cells 2 is input to the PCB 50 from the second portion 45b.
  • the FPC 32 is a first FPC corresponding to the battery cell 2 on one side of the middle portion of the plurality of battery cells 2 along the X direction, and a middle portion of the plurality of battery cells 2 along the X direction.
  • the connection between the FPC 32 and the PCB 50 may be made by one connector 57.
  • the FPC 32 may be formed in a U shape by omitting the portion corresponding to one of the two connectors 57 (for example, the second portion 45b).
  • the current detection pattern 36 extends from the connection portion with the PCB 50 to the bus bar 12 to be detected via the first portion 45a and the third extension portion 45e.
  • the PCB 50 includes an insulating layer 51 and a conductive pattern 52.
  • the insulating layer 51 includes a base layer such as a glass epoxy substrate.
  • the conductive pattern 52 is formed by printing a conductor such as copper on the base layer.
  • the insulating layer 51 may include a cover layer.
  • the cover layer may be provided, for example, so as to cover the portion of the conductive pattern 52 excluding the connecting portion.
  • a monitoring IC 53 and a connector 57 are mounted on the PCB 50.
  • the monitoring IC 53 (battery monitoring circuit) is configured as a microcomputer or other hardware circuit equipped with a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the monitoring IC 53 includes a plurality of input terminals.
  • the voltage detection pattern 35, the current detection pattern 36, and the temperature detection pattern 37 are connected to a plurality of input terminals via the conductive pattern 52, respectively.
  • the monitoring IC 53 is configured by integrating, for example, a detection unit 54, a communication unit 55, a control unit 56, and the like.
  • the detection unit 54 can detect the terminal voltage of each battery cell 2 based on the voltage signal input via each voltage detection pattern 35. Further, the detection unit 54 can detect the current of the battery based on the current signal input via the current detection pattern 36. Further, the detection unit 54 can detect the temperature of the battery based on the temperature signal input via the temperature detection pattern 37.
  • the communication unit 55 receives, for example, a command regarding the battery sensing unit 30 from the external control unit S (for example, the ECU). Further, for example, the communication unit 55 transmits a signal regarding the battery state detected by the battery sensing unit 30 to the external control unit S (for example, the ECU).
  • the communication unit 55 and the external control unit S are connected by wire, but may be wirelessly connected. In this case, the communication unit 55 may have an antenna for wireless communication.
  • the control unit 56 performs control according to, for example, a command received by the communication unit 55.
  • the control unit 56 uses the battery based on the signals from the current detection unit, the voltage detection unit, and the temperature detection unit. It has a function of grasping the voltage, current, and temperature of the battery and performing a response process of transmitting information on the voltage, current, and temperature of the battery to another battery sensing unit 30 or the external control unit S (ECU).
  • the detection unit 54, the communication unit 55, and the control unit 56 may not be integrated, and may be separately mounted on the circuit board. Further, the battery sensing unit 30 may have an AD conversion circuit that converts each input analog signal into a digital signal.
  • the AD conversion circuit may be integrated in the monitoring IC 53, or may be mounted on the circuit board separately from the monitoring IC 53.
  • elements required for a voltage detection circuit, a current detection circuit, a temperature detection circuit, a power distribution circuit, a communication circuit, and the like can be appropriately mounted on the FPC 32 and the PCB 50.
  • a resistor, a Zener diode, or the like may be used in the voltage detection circuit, and these elements may be mounted on the FPC 32 or the PCB 50.
  • the current detection unit includes the magnetic sensor 40 to measure the current of the battery even if it is not electrically connected to the battery. It becomes detectable. As a result, the size of the current detection unit can be increased, loss during energization in the current detection unit, heat generation, and the like can be suppressed, and the current detection unit can be easily incorporated into the battery sensing unit 30. Further, by integrating the voltage detection unit, the current detection unit and the temperature detection unit into the battery sensing unit 30, it is possible to detect the voltage, the current and the temperature at the same time (with as little time lag as possible). As a result, the internal resistance of the battery can be easily and accurately grasped.
  • the circuit board includes an FPC 32 on which the magnetic sensor 40 is mounted and the current detection pattern 36 is provided as the conductive pattern 34.
  • the battery sensing unit 30 can be made thinner. Since the FPC 32 can be bent and arranged, it is easy to overcome and arrange the FPC 32 even if there is a step or the like. As a result, the degree of freedom in the arrangement position of the magnetic sensor 40 and the degree of freedom in the path of the current detection line are increased.
  • the third extension portion 45e of the FPC 32 extends from the substrate accommodating portion 25 and is arranged on the bus bar 12.
  • the step can be easily overcome.
  • the power supply for the magnetic sensor 40 is shared with other power supplies of the battery sensing unit. As a result, it is not necessary to separately provide a power supply line, and an increase in the number of parts can be suppressed.
  • a shield 60 for covering the magnetic sensor 40 is further provided. As a result, the influence of disturbance on the detection result of the magnetic sensor 40 can be suppressed by the shield 60.
  • a plurality of bus bars 12 and a battery sensing unit 30 are housed in a case 20.
  • the battery sensing unit 30 and the plurality of bus bars 12 are held in a predetermined positional relationship by the case 20.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the battery sensing unit 130 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a functional configuration diagram of the differential detection unit.
  • the same reference numerals will be given to the components as described above, and the description thereof will be omitted.
  • a first magnetic sensor 40A and a second magnetic sensor 40B for differential detection are provided.
  • the shield 60 is omitted. Therefore, in the case 20, the shield mounting portion 24 is omitted.
  • the shield 60 is omitted, the output signal from the first magnetic sensor 40A and the output signal from the second magnetic sensor 40B are greatly affected by the disturbance as compared with the case where the shield 60 is provided.
  • differentially detecting the detection results of the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B the influence of disturbance on the detection results can be suppressed.
  • the output signals from the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are sent to the microcomputer 70, for example, as shown in FIG.
  • the microcomputer 70 is provided with an arithmetic circuit 71, a storage circuit 72, and the like.
  • the storage circuit 72 stores constants required for calculating the current value by removing disturbance from the output signal from the first magnetic sensor 40A and the output signal from the second magnetic sensor 40B.
  • the arithmetic circuit 71 uses the difference between the output signals of the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B and the output signals of the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B based on the values stored in the storage circuit 72. Then, the current value with the disturbance removed is calculated.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are mounted on one FPC32.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are mounted on the third extension portion 45e.
  • One FPC 32 is bent between the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B, and the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are arranged so as to overlap each other.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B can be easily arranged in an overlapping state.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are located on one side (upper side) of the bus bar 12, but the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B are located on the bus bar. It may be positioned so as to sandwich the twelve. Further, the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B may be mounted on different circuit boards.
  • the same type of IC is used as the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B may be arranged in the FPC 32 so that the directions of the sensitivity axes are opposite to each other.
  • the direction of the sensitivity axis of the first magnetic sensor 40A is a negative direction in the Y direction
  • the direction of the sensitivity axis of the second magnetic sensor 40B is a positive direction in the Y direction.
  • the arithmetic circuit 71 and the storage circuit 72 may be integrated in the monitoring IC 53.
  • the first magnetic sensor 40A and the second magnetic sensor 40B and the monitoring IC 53 are connected via the current detection pattern 36 for sending the output signal of the magnetic sensor 40.
  • the circuit board has been described as including both the FPC 32 and the PCB 50, but this is not an essential configuration.
  • the circuit board may not include the FPC 32 and may be composed only of the PCB 50, or the circuit board may not include the PCB 50 and may be composed of only the FPC 32.
  • the voltage detection pattern 35 of the FPC 32 has been described as being connected to the bus bar 12, but this is not an essential configuration.
  • a wiring member such as a covered electric wire connected to the bus bar 12 may be provided.
  • Battery pack Battery cell 3 Cell body 4 Electrode terminal 10 Bus bar module for battery 12, 12A, 12B Bus bar 13 Cell connection part 14 External conductor connection part 15 Voltage detection line connection part 16 Temperature sensor holding part 20 Case 22 Case body 22a Outside Frame part 22b Vertical frame part 22c Horizontal frame part 23 Busbar housing part 23c Support piece 24 Shield mounting part 25 Board housing part 26 Cover 30 Battery sensing unit 32 Flexible printed board (FPC) 33 Insulation layer 34 Conductive pattern 35 Voltage detection pattern 36 Current detection pattern 37 Temperature detection pattern 38 Power supply pattern 39 Signal pattern 40 Magnetic sensor 41 Magnetic sensor 42 Amplifier 43 Temperature sensor 44 Connector 50 Rigid board (PCB) 51 Insulation layer 52 Conductive pattern 53 Monitoring IC 54 Detection unit 55 Communication unit 56 Control unit 57 Connector 60 Shield 70 Microcomputer 71 Arithmetic circuit 72 Storage circuit

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Abstract

バッテリセンシングユニットに、簡易に電流検知部を組み込むことができる技術を提供することを目的とする。バッテリセンシングユニットは、回路基板と、バッテリの電圧値を検知可能な電圧検知部と、前記バッテリの電流値を検知可能な電流検知部と、を備える。前記電流検知部は、前記回路基板に実装された磁気センサと、前記回路基板に設けられて前記磁気センサの出力値を伝送する導電パターンとを含む。

Description

バッテリセンシングユニット及びバッテリ用バスバーモジュール
　本開示は、バッテリセンシングユニット及びバッテリ用バスバーモジュールに関する。
　特許文献１は、バッテリセルの電圧及び温度を検知するためのセンシング基板を開示している。
特表２０１４－５１２６６０号公報
　バッテリセンシングユニットに、バッテリの電流を検知する電流検知部が組み込まれることが望まれる。電流を検知するシステムとしては、シャント抵抗を用いるシステムがある。しかしながら、シャント抵抗を用いるシステムでは、シャント抵抗とバッテリとが電気的に接続されるため、大電流に対応するためには、シャント抵抗の大型化、シャント抵抗における通電時損失、発熱等の問題が生じる。
　そこで、バッテリセンシングユニットに、簡易に電流検知部を組み込むことができる技術を提供することを目的とする。
　本開示のバッテリセンシングユニットは、回路基板と、バッテリの電圧値を検知可能な電圧検知部と、前記バッテリの電流値を検知可能な電流検知部と、を備え、前記電流検知部は、前記回路基板に実装された磁気センサと、前記回路基板に設けられて前記磁気センサの出力値を伝送する導電パターンとを含む、バッテリセンシングユニットである。
　本開示によれば、バッテリセンシングユニットに、簡易に電流検知部を組み込むことができる。
図１は実施形態１にかかるバッテリセンシングユニット及びこれを備えるバッテリ用バスバーモジュールを示す分解斜視図である。 図２は実施形態１にかかるバッテリセンシングユニットを示す分解斜視図である。 図３は実施形態１にかかるバッテリ用バスバーモジュールを示す平面図である。 図４は図３の部分拡大図である。 図５は図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図６はバッテリセンシングユニットの機能構成図である。 図７は実施形態２にかかるバッテリセンシングユニットを示す断面図である。 図８は差動検出部の機能構成図である。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　本開示のバッテリセンシングユニットは、次の通りである。
　（１）回路基板と、バッテリの電圧値を検知可能な電圧検知部と、前記バッテリの電流値を検知可能な電流検知部と、を備え、前記電流検知部は、前記回路基板に実装された磁気センサと、前記回路基板に設けられて前記磁気センサの出力値を伝送する導電パターンとを含む、バッテリセンシングユニットである。電流検知部は、磁気センサを含むことによって、バッテリと電気的に接続されずとも、バッテリの電流を検知可能となる。これにより、電流検知部の大型化、電流検知部における通電時損失、発熱等を抑制でき、バッテリセンシングユニットに、簡易に電流検知部を組み込むことができる。
　（２）（１）のバッテリセンシングユニットにおいて、前記回路基板は、前記磁気センサが実装されるとともに、前記導電パターンが設けられたフレキシブルプリント基板を含んでもよい。これにより、バッテリセンシングユニットを薄型化できる。
　（３）（２）のバッテリセンシングユニットにおいて、前記フレキシブルプリント基板には、前記電圧検知部用の導電パターンが設けられ、前記電圧検知部用の導電パターンに前記バッテリの電極との接続部が設けられていてもよい。これにより、電圧検知部用のバッテリ電極と接続される配線部材をフレキシブルプリント基板とは別に設けずに済む。
　（４）（１）から（３）のいずれか１つのバッテリセンシングユニットにおいて、複数のバスバーによって直列的に接続される複数のバッテリセルを備えるバッテリパック用に用いられて、前記磁気センサは、前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーに対向配置されてもよい。これにより、バッテリパックにおける電流値を簡易に検知可能となる。
　（５）（１）から（４）のいずれか１つのバッテリセンシングユニットにおいて、前記磁気センサを覆うシールドをさらに備えてもよい。これにより、磁気センサの検知結果への外乱の影響をシールドによって抑えることができる。
　（６）（１）から（５）のいずれか１つのバッテリセンシングユニットにおいて、前記磁気センサとして、差動検出用の第１磁気センサ及び第２磁気センサが設けられてもよい。これにより、第１磁気センサ及び第２磁気センサの検知結果を差動検出することによって、磁気センサの検知結果への外乱の影響を抑えることができる。
　（７）（６）のバッテリセンシングユニットにおいて、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが１つのフレキシブルプリント基板に実装され、前記１つのフレキシブルプリント基板が、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの間で曲がって、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが重なって配置されてもよい。これにより、第１磁気センサ及び第２磁気センサが重なった状態に簡易に配置されることができる。
　（８）また、本開示のバッテリ用バスバーモジュールは、（１）から（７）のいずれか１つのバッテリセンシングユニットと、複数のバッテリセルを接続する複数のバスバーと、前記複数のバスバー及び前記バッテリセンシングユニットを収容するケースと、を備える、バッテリ用バスバーモジュールである。これにより、バッテリセンシングユニットと、複数のバスバーとがケースによって所定の位置関係に保持される。
　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示のバッテリセンシングユニットの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　［実施形態１］
　以下、実施形態１にかかるバッテリセンシングユニット及びこれを備えるバッテリ用バスバーモジュールについて説明する。図１は実施形態１にかかるバッテリセンシングユニット３０及びこれを備えるバッテリ用バスバーモジュール１０を示す分解斜視図である。図２は実施形態１にかかるバッテリセンシングユニット３０を示す分解斜視図である。図３は実施形態１にかかるバッテリ用バスバーモジュール１０を示す平面図である。図４は図３の部分拡大図である。図５は図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図６はバッテリセンシングユニット３０の機能構成図である。
　＜バッテリ＞
　まずバッテリの例について説明する。バッテリは、例えば電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。バッテリは、バッテリパック１を含む。バッテリパック１は、複数（図１に示す例では、１２個）のバッテリセル２を含む。図１に示す例では、１つのバッテリパック１において、複数のバッテリセル２が一列に並んでいる。本開示において、複数のバッテリセル２が並ぶ方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する２方向をＹ方向及びＺ方向とする。Ｚ方向において、一方を上、他方を下と称することがある。もっとも、１つのバッテリパック１において、複数のバッテリセル２が複数列に並んでいてもよい。
　各バッテリセル２は、セル本体３と、電極端子４とを含む。セル本体３の内部には、内部に蓄電要素が収容されている。各バッテリセル２には、電極端子４として、正極及び負極の２つの電極端子４が設けられる。図１に示す例では、１つのバッテリセル２において、２つの電極端子４は、セル本体３からＺ方向に突出し、Ｙ方向に離れて設けられる。複数のバッテリセル２は、隣り合う２つのバッテリセル２において、正極及び負極の向きが互いに逆となるように並んでいる。１つのバッテリパック１において、複数のバッテリセル２は、直列的に接続される。
　例えば、車両のバッテリとして、複数のバッテリパック１を備えるバッテリモジュールが用いられる。複数のバッテリパック１それぞれにバッテリ用バスバーモジュール１０が取付けられる。
　＜バッテリ用バスバーモジュール＞
　バッテリ用バスバーモジュール１０は、複数のバスバー１２とケース２０とバッテリセンシングユニット３０とを備える。複数のバスバー１２は、複数のバッテリセル２を直列的に接続する。バッテリセンシングユニット３０は、バッテリパック１の状態を監視する。ケース２０は、複数のバスバー１２及びバッテリセンシングユニット３０を収容する。複数のバスバー１２及びバッテリセンシングユニット３０は、ケース２０に収容されることによって、所定の位置関係に保持される。バッテリ用バスバーモジュール１０は、バッテリパック１に対して、Ｚ方向から取付けられる。
　＜バスバー＞
　各バスバー１２は、セル接続部１３を有する。セル接続部１３は、バッテリセル２と接続される部分である。セル接続部１３は、バッテリセル２の電極形状等に応じて適宜設定可能である。ここでは、セル接続部１３は、平板状に形成されている。セル接続部１３には、貫通孔が形成されている。貫通孔に電極端子４が挿入されると共に、電極端子４のうち貫通孔から突出する部分がねじ止めされることによって、セル接続部１３とバッテリセル２とが接続される。
　バスバー１２として、セル接続部１３を１つのみ有するバスバー１２Ａと、セル接続部１３を２つ有するバスバー１２Ｂとが設けられている。バスバー１２Ａは、２つ設けられる。２つのバスバー１２Ａは、バッテリパック１の両端部の電極端子４とそれぞれ接続される。バスバー１２Ａには、外部導体接続部１４が設けられている。外部導体接続部１４に接続された外部導体を通じて、バッテリパック１が隣のバッテリパック１又は電源供給対象の外部機器などと接続される。２つのバスバー１２Ａは、バッテリパック１を１つのバッテリとして見たときの当該バッテリの正極端子及び負極端子とされる。バスバー１２Ｂは、隣り合うバッテリセル２同士を接続する。バスバー１２Ｂにおける２つのセル接続部１３のうち一方が隣り合うバッテリセル２のうち一方のバッテリセル２の電極端子４と接続される。バスバー１２Ｂにおける２つのセル接続部１３のうち他方のセル接続部１３が隣り合うバッテリセル２のうち他方のバッテリセル２の電極端子４と接続される。以下では、バスバー１２Ａ、１２Ｂについて、区別の必要がない場合は、バスバー１２と称することがある。
　各バスバー１２には、電圧検知線接続部１５が設けられている。電圧検知線接続部１５は、セル接続部１３の外縁の一部から突出するように設けられる。ここでは、電圧検知線接続部１５は、セル接続部１３の外縁の一部からＹ方向に突出する。
　複数のバスバー１２のうち少なくとも１つのバスバー１２には、温度センサ保持部１６が設けられている。温度センサ保持部１６は、セル接続部１３の外縁の一部から突出するように設けられる。ここでは、温度センサ保持部１６は、セル接続部１３の外縁の一部からＹ方向に突出する。ここでは、３つのバスバー１２Ｂに温度センサ保持部１６が設けられている。３つのバスバー１２Ｂは、Ｘ方向に沿って両端部の位置と中央に近い中間部の位置とに分かれて配置される。各バスバー１２Ｂにおいて、２つのセル接続部１３のうち一方のセル接続部１３から電圧検知線接続部１５が突出し、他方のセル接続部１３から温度センサ保持部１６が突出する。
　＜ケース＞
　ケース２０は、ケース本体２２と、カバー２６とを含む。
　ケース本体２２は、平面視において、バッテリパック１と同程度の大きさを有する長方形状に形成される。ケース本体２２は、バスバー収容部２３と、基板収容部２５とを含む。本例では、Ｙ方向に沿った両端部がバスバー収容部２３とされ、２つのバスバー収容部２３の間が基板収容部２５とされる。バスバー収容部２３は、複数のバスバー１２をそれぞれ個別に収容可能な枠状に形成されている。基板収容部２５は、回路基板を収容可能な枠状に形成されている。複数のバスバー１２の間、及び回路基板と各バスバー１２との間は、仕切られている。より詳細には、ケース本体２２は、外枠部２２ａと、内枠部とを含む。外枠部２２ａは平面視においてケース本体２２の外縁を区画する。内枠部は、外枠部２２ａの中に設けられる。内枠部は、縦枠部２２ｂと、横枠部２２ｃとを有する。縦枠部２２ｂは、Ｙ方向中間部の位置において、Ｘ方向に延びる。縦枠部２２ｂは２つ設けられる。横枠部２２ｃは、Ｙ方向に延びて外枠部２２ａと縦枠部２２ｂとをつなぐ。横枠部２２ｃは隣り合うバスバー１２の間に設けられる。外枠部２２ａ、縦枠部２２ｂ及び横枠部２２ｃによって、各バスバー１２の個別の収容空間が区画される。外枠部２２ａ及び２つの縦枠部２２ｂによって、回路基板の収容空間が区画される。
　バスバー収容部２３は、図５に示すように、セル接続部１３のうち貫通孔が形成された部分を露出可能に、バスバー１２の下面を支持する。バスバー１２のうちセル接続部１３の外縁部の下面が、バスバー収容部２３の支持片２３ａに支持される。バスバー収容部２３は、支持片２３ａとの間にバスバー１２を挟んで保持するバスバー保持片を有してもよい。バスバー保持片は、外枠部２２ａ、縦枠部２２ｂなどに設けられることができる。バスバー１２のうちセル接続部１３及び温度センサ保持部１６は、基板収容部２５に突出する。縦枠部２２ｂには、セル接続部１３及び温度センサ保持部１６が通る開口が設けられている。少なくとも１つのバスバー収容部２３には、シールド取付部２４が設けられている。
　シールド取付部２４は、磁気センサ４０が配置されるバスバー１２が収容される部分に設けられる。シールド取付部２４は、バスバー１２の下面を露出するための開口の一部を塞ぐように設けられる。例えば、シールド取付部２４は、支持片２３ａから突出する。例えば、シールド取付部２４は、支持片よりも薄肉に形成されて、Ｚ方向にバスバー１２と離れて設けられる。
　基板収容部２５は、基板の下面を支持する基板支持部を有する。基板支持部は、外枠部２２ａ及び縦枠部２２ｂに囲まれる部分に設けられる。基板収容部２５は、基板支持部との間に回路基板を挟んで保持する基板保持片を有してもよい。基板保持片は、縦枠部２２ｂなどに設けられることができる。
　カバー２６は、カバー本体と、周壁部とを含む。カバー本体は、ケース本体２２に収容されたバスバー１２及び回路基板を覆う。周壁部は、カバー本体の外縁から突出する。周壁部は、ケース本体２２の外枠部２２ａを囲う。ケース本体２２とカバー２６とは、一方に形成された係止凸部が、他方に形成された係止凹部に係止することによって、着脱可能に取り付けられる。本例では、ケース本体２２に係止凸部が形成され、カバー２６に係止凹部が形成される。
　ケース本体２２にカバー２６が取付けられた状態で、外部導体接続部１４がケース２０の外方に突出する。また、後述するコネクタ４４が相手側コネクタと接続可能に露出する。ケース２０には、外部導体接続部１４を突出させるための開口、及びコネクタ４４を露出させるための開口が形成される。これらの開口は、外枠部２２ａ及び周壁部に形成される。
　＜バッテリセンシングユニット３０＞
　バッテリセンシングユニット３０は、回路基板と電圧検知部と電流検知部とを備える。電圧検知部は、バッテリの電圧値を検知可能である。電流検知部は、バッテリの電流値を検知可能である。バッテリセンシングユニット３０は、温度検知部をさらに備える。温度検知部は、バッテリの温度を検知可能である。バッテリセンシングユニット３０は、シールド６０をさらに備える。
　回路基板は、フレキシブルプリント基板３２（ＦＰＣ３２）と、リジッド基板５０（ＰＣＢ５０）とを含む。
　ＦＰＣ３２は、絶縁層３３と、導電パターン３４とを含む。絶縁層３３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性を有する樹脂によってフィルム状に形成される。絶縁層３３は、ベース層を含む。導電パターン３４は、例えば、銅などの導体が、ベース層上にプリントされて形成される。絶縁層３３は、カバー層を含んでもよい。カバー層は、例えば、導電パターン３４のうち接続部を除く部分を覆うように設けられてもよい。ＦＰＣ３２には、磁気センサ４０、温度センサ４３及びコネクタ４４が実装されている。
　導電パターン３４として、電圧検知パターン３５、電流検知パターン３６、温度検知パターン３７、電源パターン３８、信号パターン３９が設けられている。電圧検知パターン３５、電流検知パターン３６、温度検知パターン３７、電源パターン３８、信号パターン３９の一端部は、ＰＣＢ５０に接続される。
　電圧検知パターン３５は、電圧検知部の一部をなす。電圧検知パターン３５は、バスバー１２の数と同数設けられる。各電圧検知パターン３５は、各バスバー１２の電圧検知線接続部１５と接続される。電圧検知パターン３５は、接続された各位置の電圧に応じた電圧信号をそれぞれ個別に伝送する。電圧検知パターン３５には、セル接続用ランドが設けられている。セル接続用ランドが、バスバー１２の電圧検知線接続部１５と接続される。セル接続用ランドと電圧検知線接続部１５との接続態様は特に限定されるものではなく、例えば、はんだ付けなどであってもよい。セル接続用ランドと電圧検知線接続部１５とは、電圧検知線接続部１５がセル接続用ランドよりも上方に位置した状態で接続される。
　電流検知パターン３６は、電流検知部の一部をなす。電流検知パターン３６は、磁気センサ４０の数に対応する数が設けられる。ここでは、磁気センサ４０が１つ設けられ、１つの磁気センサ４０に複数の電流検知パターン３６が接続される。複数の電流検知パターン３６のうち一部は、電源線として用いられ、他の一部は信号線として用いられる。電源線は、磁気センサ４０に必要な電源を供給する。信号線は、磁気センサ４０の出力値を伝送する。
　温度検知パターン３７は、温度検知部の一部をなす。温度検知パターン３７は、温度センサ４３の数に対応する数が設けられる。ここでは、温度センサ４３が３つ設けられ、１つの温度センサ４３に複数の温度検知パターン３７が接続される。各温度センサ４３は、一部のバスバー１２に形成された温度センサ保持部１６に保持される。
　電源パターン３８は、バッテリセンシングユニット３０用の電源を供給するためのパターンである。ＦＰＣ３２において、電源パターン３８は、コネクタ４４とコネクタ５７との間をつないでいる。電源は、例えば、コネクタ４４、電源パターン３８、コネクタ５７を介して、監視ＩＣ５３又は電源ＩＣなどの電源分配部に供給される。例えば、磁気センサ４０及び温度センサ４３は、当該電源パターン３８によって供給された電源を用いて、電流及び温度を検知することができる。もっとも、電源の供給経路は上記したものに限られない。例えば、電源は、コネクタ４４を介さずにバッテリセル２から供給されてもよい。
　信号パターン３９は、バッテリセンシングユニット３０と、外部制御部Ｓ（ここではＥＣＵ）との間での信号を送る。ＦＰＣ３２において、信号パターン３９は、コネクタ４４とコネクタ５７との間をつないでいる。監視ＩＣ５３及び外部制御部Ｓは、信号パターン３９を介して信号を送る。
　磁気センサ４０は、電流検知部の一部をなす。磁気センサ４０は、バスバー１２を囲むコアを有しない、いわゆるコアレスタイプの磁気センサ４０である。磁気センサ４０は、磁気検知素子４１（図８参照）を含む。磁気検知素子４１は、ホール素子、磁気抵抗（ＭＲ）素子などであってもよい。磁気センサ４０は、出力信号を増幅するアンプ４２（図８参照）等を含んでもよい。本例では、磁気センサ４０は磁気検知素子４１及びアンプ４２等を含む回路がパッケージングされて、集積回路（ＩＣ）チップとして構成されている。磁気検知素子４１、アンプ４２等を含む回路は、回路基板上に実装されてもよい。磁気センサ４０は、磁気検知素子４１からの出力信号に基づいてバスバー１２に流れる電流の値を算出する信号処理回路を含んでいてもよい。
　磁気センサ４０は、シールド６０に覆われている。シールド６０は例えば金属板である。ここでは、磁気センサ４０の上方及び下方を覆うように第１のシールド６０及び第２のシールド６０が設けられる。第１のシールド６０は、バスバー１２及び磁気センサ４０の上方に配置される。第１のシールド６０は、カバー本体に取付けられる。第２のシールド６０は、バスバー１２及び磁気センサ４０の下方に配置される。第２のシールド６０は、シールド取付部２４に取付けられる。シールド取付部２４上にシールド６０が支持される。第１のシールド６０及び第２のシールド６０は、バスバー１２及び磁気センサ４０に接しないようにバスバー１２及び磁気センサ４０と離れて設けられると良い。第１のシールド６０及び第２のシールド６０は接着剤等によって取付相手に接着されているとよい。
　温度センサ４３は、温度検知部の一部をなす。ここでは温度センサ４３としては、サーミスタが用いられている。サーミスタの２本のリード線が２つの温度検知パターン３７にそれぞれ接続される。そして、２つの温度検知パターン３７のそれぞれに印加される両電圧が温度センサ４３の温度に対応する信号（温度センサ４３の温度を特定し得る信号）となる。例えば、２つの温度検知パターン３７の電位差によって温度センサ４３の位置の温度を特定できるようになっている。もっとも、温度センサ４３として、半導体センサなど、サーミスタ以外の温度センサ４３が用いられてもよい。
　コネクタ４４は、バッテリセンシングユニット３０と外部制御部Ｓ（ここではＥＣＵ）とを電気的に接続するための部材である。コネクタ４４は、コネクタハウジングとコネクタ端子とを含む。コネクタ端子の一端部が導電パターン３４と接続され、コネクタ端子の他端部が、相手側の端子などと接続可能な状態で、コネクタハウジングに収容される。例えば、コネクタ４４には、ワイヤーハーネスの端部に設けられたコネクタが接続される。バッテリセンシングユニット３０は、コネクタ４４、及びワイヤーハーネス等を介して、外部制御部Ｓに電気的に接続される。外部制御部Ｓは、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵは、バッテリセンシングユニット３０に、電圧、電流、温度などの検知処理を実行する信号を送ってもよい。ＥＣＵは、バッテリセンシングユニット３０からの信号に基づいて得た電圧値、電流値、温度などを用いて、他の機器を制御してもよい。なお、バッテリセンシングユニット３０が複数設けられる場合、一部のバッテリセンシングユニット３０同士が、コネクタ４４を介して接続されてもよい。
　本例のＦＰＣ３２は、平面視において、ＰＣＢ５０よりも大きい長方形状に形成されるとともに、内側にＰＣＢ５０を露出させる開口が形成されている。具体的には、ＦＰＣ３２は、第１部分４５ａ、第２部分４５ｂ、第１延出部４５ｃ、第２延出部４５ｄ及び第３延出部４５ｅを含む。第１部分４５ａ及び第２部分４５ｂは、Ｘ方向に沿った両端側において、ＰＣＢ５０よりも外側に配置される。第１延出部４５ｃ及び第２延出部４５ｄは、Ｙ方向に沿った両端側において、第１部分４５ａ及び第２部分４５ｂをつなぐようにＸ方向に延びる部分である。第１部分４５ａ、第２部分４５ｂ、第１延出部４５ｃ及び第２延出部４５ｄに囲まれる部分が、ＰＣＢ５０を露出させる開口とされる。第１部分４５ａ、第２部分４５ｂ、第１延出部４５ｃ及び第２延出部４５ｄは、基板収容部２５に収容される。第３延出部４５ｅは、第１部分４５ａからＹ方向に延出する。第３延出部４５ｅは、バスバー収容部２３に収容されたバスバー１２Ａに向けて延出する。
　第１部分４５ａにコネクタ４４が実装されている。またＰＣＢ５０との接続部が第１部分４５ａ及び第２部分４５ｂに設けられている。また第３延出部４５ｅに磁気センサ４０が実装されている。第３延出部４５ｅ及び磁気センサ４０は、１つのバスバー１２Ａの上方に重なる。
　複数の電圧検知パターン３５及び温度検知パターン３７は、第１部分４５ａ、第２部分４５ｂ、第１延出部４５ｃ及び第２延出部４５ｄを介して、検知対象のバッテリセル２まで延びる。複数のバッテリセル２のうちＸ方向に沿った中間部よりも一方側のバッテリセル２の信号は、第１部分４５ａからＰＣＢ５０に入力される。複数のバッテリセル２のうちＸ方向に沿った中間部よりも他方側のバッテリセル２の信号は、第２部分４５ｂからＰＣＢ５０に入力される。ＦＰＣ３２は、複数のバッテリセル２のうちＸ方向に沿った中間部よりも一方側のバッテリセル２に対応する第１のＦＰＣと、複数のバッテリセル２のうちＸ方向に沿った中間部よりも他方側のバッテリセル２に対応する第２のＦＰＣとに分割されてもよい。ＦＰＣ３２とＰＣＢ５０との接続は、１つのコネクタ５７で行われてもよい。この場合、ＦＰＣ３２は、２つのコネクタ５７の一方に対応する部分（例えば第２部分４５ｂ）が省略されて、Ｕ字状に形成されてもよい。
　電流検知パターン３６は、第１部分４５ａ及び第３延出部４５ｅを介して、ＰＣＢ５０との接続部から検知対象のバスバー１２まで延びる。
　電源パターン３８及び信号パターン３９は、第１部分４５ａを介して、ＰＣＢ５０との接続部からコネクタ４４まで延びる。
　ＰＣＢ５０は、絶縁層５１及び導電パターン５２を含む。絶縁層５１は、例えば、ガラスエポキシ基板などのベース層を含む。導電パターン５２は、例えば、銅などの導体が、ベース層上にプリントされて形成される。絶縁層５１は、カバー層を含んでもよい。カバー層は、例えば、導電パターン５２のうち接続部を除く部分を覆うように設けられてもよい。ＰＣＢ５０には、監視ＩＣ５３及びコネクタ５７が実装されている。
　監視ＩＣ５３（バッテリ監視回路）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータ又はその他のハードウェア回路として構成される。監視ＩＣ５３は、複数の入力端子を備えている。電圧検知パターン３５、電流検知パターン３６及び温度検知パターン３７は、導電パターン５２を介して、複数の入力端子とそれぞれ接続される。監視ＩＣ５３は、例えば、検知部５４、通信部５５、制御部５６などが集積されて構成されている。
　検知部５４は、各電圧検知パターン３５を介して入力された電圧信号に基づき各バッテリセル２の端子電圧を検知し得る。また検知部５４は、電流検知パターン３６を介して入力された電流信号に基づきバッテリの電流を検知し得る。また検知部５４は、温度検知パターン３７を介して入力された温度信号に基づきバッテリの温度を検知し得る。
　通信部５５は、例えば、外部制御部Ｓ（例えばＥＣＵ）からバッテリセンシングユニット３０に関する指令を受信する。また例えば、通信部５５は、バッテリセンシングユニット３０によって検知したバッテリ状態に関する信号を外部制御部Ｓ（例えばＥＣＵ）に送信する。本例では、通信部５５と外部制御部Ｓとは、有線接続されているが、無線接続されていてもよい。この場合、通信部５５は、無線通信用のアンテナを有していると良い。
　制御部５６は、例えば、通信部５５が受信した指令に応じた制御を行う。制御部５６は、例えば、外部制御部Ｓ（ＥＣＵ）から送信された所定の通知指令を通信部５５が受信した場合に、電流検知部、電圧検知部、温度検知部からの信号に基づいてバッテリの電圧、電流、温度を把握し、他のバッテリセンシングユニット３０又は外部制御部Ｓ（ＥＣＵ）に対しバッテリの電圧、電流、温度に関する情報を送信する応答処理を行う機能を有する。
　なお、バッテリセンシングユニット３０において、検知部５４、通信部５５、制御部５６は、集積されていなくてもよく、それぞれ別々に回路基板に実装されていてもよい。また、バッテリセンシングユニット３０は、入力された各アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を有していてもよい。ＡＤ変換回路は、監視ＩＣ５３に集積されていてもよいし、監視ＩＣ５３とは別に回路基板に実装されていてもよい。
　コネクタ５７は、ＦＰＣ３２との接続用に用いられる。ＦＰＣ３２とＰＣＢ５０とがコネクタ５７を介して接続されている。コネクタ５７は、コネクタハウジングとコネクタ端子とを含む。ＦＰＣ３２とＰＣＢ５０とは、コネクタ５７を介さずに接続されていてもよい。ＦＰＣ３２とＰＣＢ５０とは、フレックスリジッド基板として、一体化されていてもよい。
　このほか、ＦＰＣ３２、ＰＣＢ５０には、電圧検知用回路、電流検知用回路、温度検知用の回路、電源分配用の回路、通信用回路などに必要な素子等が適宜実装されることができる。例えば、電圧検知用回路に抵抗、ツェナーダイオードなどが用いられてもよく、これらの素子がＦＰＣ３２、ＰＣＢ５０に実装されてもよい。
　＜実施形態１の効果等＞
　以上のように構成されたバッテリセンシングユニット３０及びこれを備えるバッテリ用バスバーモジュール１０によると、電流検知部は、磁気センサ４０を含むことによって、バッテリと電気的に接続されずとも、バッテリの電流を検知可能となる。これにより、電流検知部の大型化、電流検知部における通電時損失、発熱等を抑制でき、バッテリセンシングユニット３０に、簡易に電流検知部を組み込むことができる。またバッテリセンシングユニット３０に電圧検知部、電流検知部及び温度検知部が集約されることによって、電圧、電流、温度を同時に（なるべくタイムラグが少なく）検知できる。これにより、電池内部抵抗を容易に精度よく把握することができる。
　また、回路基板は、磁気センサ４０が実装されるとともに、導電パターン３４として電流検知パターン３６が設けられたＦＰＣ３２を含む。これにより、バッテリセンシングユニット３０を薄型化できる。ＦＰＣ３２は曲げられて配置されることが可能であるため、段差等があっても乗り越えて配置されることが簡易となる。これにより、磁気センサ４０の配置位置の自由度、電流検知線の経路の自由度が高くなる。例えば、図５に示すように、ＦＰＣ３２のうち第３延出部４５ｅは、基板収容部２５から延び出てバスバー１２上に配置される。この際、基板収容部２５とバスバー１２の上面とに段差があるが、第３延出部４５ｅがＦＰＣであることによって、当該段差を簡易に乗り越えることができる。また磁気センサ４０用の電源がバッテリセンシングユニットの他の電源と共通化される。これにより、別途電源線を設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。
　また、ＦＰＣ３２に設けられた電圧検知パターン３５にバッテリの電極との接続部が設けられている。これにより、バッテリ電極と接続される電圧検知部用の配線部材をＦＰＣ３２とは別に設けずに済む。
　また、磁気センサ４０は、複数のバスバー１２のうちの一つのバスバー１２に対向配置される。これにより、バッテリパック１における電流値を簡易に検知可能となる。
　また、磁気センサ４０を覆うシールド６０をさらに備える。これにより、磁気センサ４０の検知結果への外乱の影響をシールド６０によって抑えることができる。
　また、バッテリ用バスバーモジュール１０において、複数のバスバー１２及びバッテリセンシングユニット３０がケース２０に収容されている。これにより、バッテリセンシングユニット３０と、複数のバスバー１２とがケース２０によって所定の位置関係に保持される。
　［実施形態２］
　実施形態２にかかるバッテリセンシングユニットについて説明する。図７は実施形態２にかかるバッテリセンシングユニット１３０を示す断面図である。図８は差動検出部の機能構成図である。なお、本実施形態の説明において、これまで説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
　磁気センサ４０として、差動検出用の第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂが設けられる。これにより、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂの検知結果を差動検出することによって、磁気センサ４０の検知結果への外乱の影響を抑えることができる。なお、本例では、シールド６０が省略されている。このため、ケース２０において、シールド取付部２４が省略されている。シールド６０が省略される場合、シールド６０が設けられる場合と比べて、第１磁気センサ４０Ａからの出力信号及び第２磁気センサ４０Ｂからの出力信号には外乱の影響を大きく受ける。しかしながら、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂの検知結果を差動検出することによって、検知結果への外乱の影響を抑えることができる。
　第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂからの出力信号は、例えば、図８に示すように、マイクロコンピュータ７０に送られる。マイクロコンピュータ７０には、演算回路７１と、記憶回路７２等が設けられている。記憶回路７２は、第１磁気センサ４０Ａからの出力信号及び第２磁気センサ４０Ｂからの出力信号から外乱を除去して電流値を算出するのに必要な定数などが記憶されている。演算回路７１は、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂの出力信号及び記憶回路７２に記憶された値に基づいて、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂの出力信号の差分を利用して、外乱を除去した電流値を算出する。
　本例では、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂは、１つのＦＰＣ３２に実装されている。ここでは、第３延出部４５ｅに第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂが実装されている。１つのＦＰＣ３２が、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂの間で曲がって、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂが重なって配置される。これにより、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂが重なった状態に簡易に配置されることができる。なお、図７に示す例では、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂがバスバー１２に対して一方側（上方側）に位置するが、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂがバスバー１２を挟むように位置してもよい。また、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂは、それぞれ別の回路基板に実装されていてもよい。
　第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂとして、同じ種類のＩＣが用いられると良い。第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂは、感度軸の向きが逆向きとなるようにＦＰＣ３２に配置されてもよい。例えば、第１磁気センサ４０Ａの感度軸の向きはＹ方向負の向きであり、第２磁気センサ４０Ｂの感度軸の向きはＹ方向正の向きである。
　上記演算回路７１及び記憶回路７２は、上記監視ＩＣ５３に集積化されてもよい。この場合、磁気センサ４０の出力信号を送るための電流検知パターン３６を介して、第１磁気センサ４０Ａ及び第２磁気センサ４０Ｂと監視ＩＣ５３とが接続されると良い。
　［変形例］
　これまで、回路基板は、ＦＰＣ３２とＰＣＢ５０との両方を含むものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。回路基板は、ＦＰＣ３２を含まず、ＰＣＢ５０のみで構成されていてもよいし、回路基板は、ＰＣＢ５０を含まず、ＦＰＣ３２のみで構成されていてもよい。
　また、これまで、ＦＰＣ３２の電圧検知パターン３５がバスバー１２と接続されるものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。電圧検知線として、バスバー１２と接続される被覆電線などの配線部材が設けられていてもよい。
　なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
　１　バッテリパック
　２　バッテリセル
　３　セル本体
　４　電極端子
　１０　バッテリ用バスバーモジュール
　１２、１２Ａ、１２Ｂ　バスバー
　１３　セル接続部
　１４　外部導体接続部
　１５　電圧検知線接続部
　１６　温度センサ保持部
　２０　ケース
　２２　ケース本体
　２２ａ　外枠部
　２２ｂ　縦枠部
　２２ｃ　横枠部
　２３　バスバー収容部
　２３ｃ　支持片
　２４　シールド取付部
　２５　基板収容部
　２６　カバー
　３０　バッテリセンシングユニット
　３２　フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
　３３　絶縁層
　３４　導電パターン
　３５　電圧検知パターン
　３６　電流検知パターン
　３７　温度検知パターン
　３８　電源パターン
　３９　信号パターン
　４０　磁気センサ
　４１　磁気検知素子
　４２　アンプ
　４３　温度センサ
　４４　コネクタ
　５０　リジッド基板（ＰＣＢ）
　５１　絶縁層
　５２　導電パターン
　５３　監視ＩＣ
　５４　検知部
　５５　通信部
　５６　制御部
　５７　コネクタ
　６０　シールド
　７０　マイクロコンピュータ
　７１　演算回路
　７２　記憶回路

Claims (8)

  1. 　回路基板と、
    　バッテリの電圧値を検知可能な電圧検知部と、
    　前記バッテリの電流値を検知可能な電流検知部と、
    　を備え、
    　前記電流検知部は、前記回路基板に実装された磁気センサと、前記回路基板に設けられて前記磁気センサの出力値を伝送する導電パターンとを含む、バッテリセンシングユニット。
  2. 　請求項１に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　前記回路基板は、前記磁気センサが実装されるとともに、前記導電パターンが設けられたフレキシブルプリント基板を含む、バッテリセンシングユニット。
  3. 　請求項２に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　前記フレキシブルプリント基板には、前記電圧検知部用の導電パターンが設けられ、
    　前記電圧検知部用の導電パターンに前記バッテリの電極との接続部が設けられている、バッテリセンシングユニット。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　複数のバスバーによって直列的に接続される複数のバッテリセルを備えるバッテリパック用に用いられて、
    　前記磁気センサは、前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーに対向配置される、
    バッテリセンシングユニット。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　前記磁気センサを覆うシールドをさらに備える、バッテリセンシングユニット。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　前記磁気センサとして、差動検出用の第１磁気センサ及び第２磁気センサが設けられる、バッテリセンシングユニット。
  7. 　請求項６に記載のバッテリセンシングユニットであって、
    　前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが１つのフレキシブルプリント基板に実装され、
    　前記１つのフレキシブルプリント基板が、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの間で曲がって、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが重なって配置される、バッテリセンシングユニット。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のバッテリセンシングユニットと、
    　複数のバッテリセルを接続する複数のバスバーと、
    　前記複数のバスバー及び前記バッテリセンシングユニットを収容するケースと、
    　を備える、バッテリ用バスバーモジュール。
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